本發明屬于焊接材料
技術領域：
，具體涉及一種高硬度J507焊條及其制備方法。
背景技術：
：隨著工業技術的迅猛發展，高強鋼的應用日益廣泛，制造高質量的焊接結構，不僅要選擇焊接性優良的母材，同時必須具有優質的焊接材料(包括焊條、焊劑、焊絲和保護氣體)。壓力容器、鍋爐、船舶、重型機械等重要結構對焊縫的綜合機械性能的要求日益提高，這樣對堿性焊條的利用率也日益增長。但由于堿性焊條的工藝性能差，使得其在應用上受到很大的限制。另外，硬質合金與鋼焊接時，由于硬質合金和鋼熱膨脹系數的差異很大，焊接時產生的熱應力易于使焊接接頭產生裂紋或開裂，因而就需要制備梯度硬質合金，再將硬質合金高的一側與鋼進行焊接。但如果焊縫的硬度不高，硬質合金與焊縫界面組織容易開裂，使結合部位強度降低。J507焊條是焊縫中含氫量低的低氫鈉型焊條，因為它的熔渣呈堿性，所以它是一種堿性焊條，可以焊接結構鋼材中典型的Q235、Q245R、Q345R等鋼材，其抗拉強度相對于E4315普通焊條大得多，所以一般焊接受力較大或受動載荷的鋼結構。但現有J507焊條焊后焊縫硬度不夠高，還不能滿足高硬度部件的焊接要求，技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是通過調整焊條藥皮的化學成份，提供一種高硬度的J507焊條。本發明高硬度J507焊條，由焊芯和附著在焊芯上的藥皮兩部分組成，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：進一步的，上述高硬度J507焊條，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：上述高硬度J507焊條，其中所述大理石中CaCO3含量＞97wt％，P含量＜0.037wt％，S含量＜0.037wt％；所述螢石中CaF2含量＞90wt％，粒度為120目；所述硅鐵中硅含量≥75％，粒度為80目；所述鈦白粉為銳鈦礦型鈦白粉，其中TiO2含量≥91.0wt％；所述錳鐵粉為低碳錳鐵粉FeMn84C0.4，其中C含量≤0.4wt％，Si含量為0.1～0.2wt％，P為0.15～0.3wt％，S＜0.002wt％，粒度為100目；所述石英粉粒度為200目，其中含硅量≥99.7wt％，含鐵量80～100ppm，水分≤0.05wt％；所述鈦鐵粉選用FeTi30-A型，其中Ti含量為25～35wt％，Al含量為8wt％，Si含量為8wt％，Mn含量為2.5wt％。本發明還提供一種高硬度J507焊條的制備方法。上述高硬度J507焊條的制備方法，包括以下步驟：a、配料：按照藥皮中各成分進行稱量，待用；b、焊芯準備：將焊芯表面打磨，去掉表面氧化皮，待用；c、干混：將a步驟稱量好的藥皮成分混勻；d、濕混：將c步驟混勻后的物料中加入粘結劑，攪拌，混勻，得到濕粉團；e、壓制：將d步驟得到的濕粉團放入壓制機中沿焊芯長度方向均勻壓敷，使濕粉團黏貼在焊芯上，晾曬24小時；f、烘干：將e步驟晾干的焊條，在250～350℃下烘干1.5～2.5h，即得。上述高硬度J507焊條的制備方法，其中b步驟中焊芯的直徑為3.2mm。上述高硬度J507焊條的制備方法，其中d步驟中所述粘結劑是由45波美度、模數M＝2.9的水玻璃與5wt％丙烯酸甲酯混合后制備而成。進一步的，上述高硬度J507焊條的制備方法，其中f步驟中焊條在300℃下烘干2h。本發明高硬度J507焊條，通過合理配置原材料和藥皮組成成分，加上特制的粘結劑和制作工藝及檢驗方法，使得本發明J507焊條藥皮附著力強，不易脫落，外觀整體均勻，表面無氣泡。焊接性能好，飛濺小，焊縫成形美觀，焊后檢測焊縫硬度高。具體實施方式本發明高硬度J507焊條，由焊芯和附著在焊芯上的藥皮兩部分組成，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：進一步的，上述高硬度J507焊條，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：上述高硬度J507焊條，其中所述大理石中CaCO3含量＞97wt％，P含量＜0.037wt％，S含量＜0.037wt％；所述螢石中CaF2含量＞90wt％，粒度為120目；所述硅鐵中硅含量≥75％，粒度為80目；所述鈦白粉為銳鈦礦型鈦白粉，其中TiO2含量≥91.0wt％；所述錳鐵粉為低碳錳鐵粉FeMn84C0.4，其中C含量≤0.4wt％，Si含量為0.1～0.2wt％，P為0.15～0.3wt％，S＜0.002wt％，粒度為100目；所述石英粉粒度為200目，其中含硅量≥99.7wt％，含鐵量80～100ppm，水分≤0.05wt％；所述鈦鐵粉選用FeTi30-A型，其中Ti含量為25～35wt％，Al含量為8wt％，Si含量為8wt％，Mn含量為2.5wt％。焊接材料包括焊條和焊絲，其中①在中國，焊接材料仍以焊條為主，其應用比例仍高達70％以上；②該焊接材料目的是提高焊縫的硬度、耐磨性和抗裂性，特別是應用于焊縫應力集中區域的焊縫，這些焊縫往往是不規則的；③焊條制作方法簡單靈活，數量可多可少，在熔敷金屬化學成分調試階段，焊條是最佳的選擇。由于焊條其熔敷金屬在冷卻到較低的溫度后(在350℃以下)才發生相變，所以本發明焊條又名低相變點焊條。焊條由焊芯和附著在其上的藥皮兩部分組成，焊條藥皮與焊芯重量之比稱為藥皮的重量系數。一般酸性藥皮焊條的重量系數約為35％，堿性藥皮略低于此值，而堆焊焊條則較高，可在160％左右。利用厚的藥皮可過渡大量合金元素，也有用重量系數為1％～20％的薄皮焊條，藥皮僅起引弧、穩弧作用。(1)焊芯焊芯的化學成分和性能直接影響焊縫金屬的性能與質量，考慮到碳的含量越高，則焊縫出現氣孔和裂紋的傾向越大，當碳含量大于0.1％～0.14％時，就可能引起碳的嚴重偏析，并易產生結晶裂紋，使焊縫的沖擊韌性和塑性急劇下降，同時因碳氧化會產生大量一氧化碳而很易引起飛濺，或留在焊縫中形成氣孔。所以，本發明采用成本低廉，成分穩定可靠的普通低碳鋼H08A作為焊芯。H08A焊芯碳含量小于0.10％，確保焊后焊縫力學性能良好。錳是很好的脫氧劑和摻合金劑，有脫硫作用。實驗證明，在焊接低碳鋼的條件下，錳含量為0.5％左右時脫氧效果最佳。因此“H08A”焊絲中錳含量控制在0.30％～0.55％之間。硅是一種強烈的還原劑，在焊接過程中能生成SiO2，增加熔渣的酸度與黏度，使焊縫中易產生氣孔和夾渣，并且焊芯中硅含量增高可增加電阻率，使焊條在焊接易于發紅，影響焊接質量，因此在焊絲中要求含硅量越低越好，“H08A”焊絲控制在0.03％以下。硫、磷都是有害雜質，它不但能降低鋼的性能，而且還會使焊縫產生氣孔和裂紋，因此須嚴加限制。“H08”和“H08A”焊絲硫磷含量分別控制在0.04％和0.03％以下。由于冶煉和脫氧方法的不同，往往在焊芯中混入某些非金屬夾雜物，如Si02等，若這些夾雜物的數量足夠大時，對焊條的導電性、穩弧性也會有一定的影響。根據焊條大小和類型不同，焊芯在制造焊條時均切成一定的標準長度，可查閱有關規定，焊芯長度允許偏差為±2mm，焊芯直徑允許偏差為±0.05mm。(2)焊條藥皮黏結在焊芯上各種粉料和黏結劑的混合物稱為藥皮，未涂掛之前的混合物稱為涂料，一般的涂料焊條中都需考慮加入10種左右的組成物起到以上作用，但可看出某些組成物能起多種作用，如大理石可以穩弧、造氣和造渣。耐磨堆焊焊條的特點一般是要求堆焊金屬中有較高的含碳量。所以在藥皮配方中加入5％～6％以上石墨(碳)后，無需加入其它礦石粉、有機物等，它能起到穩弧、造氣、脫氧、增塑等作用。上述高硬度J507焊條的制備方法，包括以下步驟：a、配料：按照藥皮中各成分進行稱量，待用；b、焊芯準備：將焊芯表面打磨，去掉表面氧化皮，待用；c、干混：將a步驟稱量好的藥皮成分混勻；d、濕混：將c步驟混勻后的物料中加入粘結劑，攪拌，混勻，得到濕粉團；e、壓制：將d步驟得到的濕粉團放入壓制機中沿焊芯長度方向均勻壓敷，使濕粉團黏貼在焊芯上，晾曬24小時；f、烘干：將e步驟晾干的焊條，在250～350℃下烘干1.5～2.5h，即得。上述高硬度J507焊條的制備方法，其中b步驟中焊芯的直徑為3.2mm。上述高硬度J507焊條的制備方法，其中d步驟中所述粘結劑是由45波美度、模數M＝2.9的水玻璃與5wt％丙烯酸甲酯混合后制備而成。進一步的，上述高硬度J507焊條的制備方法，其中f步驟中焊條在300℃下烘干2h。顯微硬度測試試驗采用靜力壓入法，壓頭是一個極小的金剛石角錐體，在測試硬度時，要根據組織的分布來確定每個區的硬度分布。目前由于堿性焊條的工藝性能較差，而其工藝性能主要決定于焊條藥皮的組成，因此，為了更好的研究藥皮中各個成分及其配比對焊條的某一或某些性能的影響，本發明發明人通過大量實驗對藥皮成分進行了研究發現，當焊條藥皮的組成在以下范圍時硬度優于其他配比：大理石39～41份；螢石13～15份；鈦白粉1.5～2.5份；Na2CO30.5～1.5份；錳鐵粉3～5份；硅鐵2～3份；鈦鐵14～16份；石英6～8份，尤其是選擇大理石40份；螢石14份；鈦白粉2份；Na2CO31份；錳鐵粉4份；硅鐵2.5份；鈦鐵15份；石英7份的時候，其得到的焊條硬度值最高。下面結合實施例對本發明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1一、焊條制備1、配料：參考E5015鑄鐵焊條的配方，用天平和小勺稱量，在大量實驗中選取最具有代表性的實驗，以證明本發明選擇的焊條藥皮配方具有更好的硬度性能。具體試驗參數如表1所示；表1焊條中藥皮成分配方2、焊芯處理：用砂布打磨直徑為Φ3.2低碳鋼H08A的焊芯表面的氧化皮，焊芯化學成分見表2所示；表2H08A焊芯化學成分(/wt％)化學成分CSiMnPSNiCr焊芯H08A≤0.10≤0.030.30～0.55≤0.03≤0.03≤0.30≤0.203、干混：將稱出的各藥粉混在一起輕輕攪拌至均勻為止，要求不得出現塊狀，粒狀；4、濕混：逐漸加入適量粘結劑，用輕輕攪拌，直到可以形成面團使之混合均勻；5、壓制：將濕混好的濕粉團放入壓制機中使之沿焊芯長度方向均勻涂敷，再用雙手使焊芯在玻璃板上輕輕滾動，使藥皮逐漸牢固粘在焊芯上；將壓制好的焊條放置24小時，使之晾干；6、烘干：將晾干的焊條，放進電熱干燥箱內在300℃烘干2小時，即得。二、焊條外觀質量檢驗焊條外觀質量不僅直接反應焊條制造的綜合技術水平，還直接影響焊條的使用性能和焊接質量。焊條偏心度是指焊條斷面藥皮中心的偏移。焊條偏心度的計算方法：式中：T1－－焊條斷面藥皮最大厚度+焊芯直徑(mm)；T2－－焊條斷面藥皮最小厚度+焊芯直徑(mm)；用游標卡尺測量焊條的直徑T，最大的記作T1，最小的記作T2，具體測試數據見表3所示：表3焊條偏心率計算經觀察：①焊條的外觀整體比較均勻；②焊條表面有氣泡，在制作焊條時要注意均勻的覆蓋藥皮；③每根焊條大小不一，手工制作有誤差；④J507焊條時低氫鈉型藥皮的碳鋼焊條，由上可知其偏心率要小于4mm，上述S1～S4組都復合使用要求。三、硬度測定1、硬度測定的實驗步驟：①先對試樣進行校正，先將標準試樣放到載物臺，然后調整升降絲桿，用鏡頭觀察到清晰的位置；②把鏡頭換成壓頭，設定標準試樣的標準壓力、時間，然后壓下；③把壓頭切換成鏡頭觀察是否有清晰菱形，如果不清晰，調整到清晰；④用調整鏡頭的中的兩根線，使他們在菱形的最左端，使讀數歸0，然后移動其中一根線，讓兩根線在菱形的兩端，最后確定按鈕，讀出試樣的讀數；⑤觀察標準試樣讀數是否與標簽上的是否一樣，一樣就開始測定需要測的試樣，如果不一樣，就再進行調整。2、測試數據本次試驗測試的力學性能指標為硬度，采用的硬度測試設備為華銀HV-1000A維氏顯微硬度計。試樣尺寸不可太大，最高高度不超過65mm，最大寬度不超過85mm。測試硬度時的參數設置如下表4所示。表4硬度計參數設置壓力/kg保壓時間/s放大倍數101520X每條焊縫上取三個試樣，母材上取二個試樣，每個試樣測試5次，由于試樣與壓頭有一個接觸后達到平穩的過程，所以每個試樣的第一個硬度點忽略，取后四次硬度值的平均值作為最終數據。母材的處理方法與焊縫試樣相同。焊接接頭和母材的硬度試驗數據如表5所示：表5硬度值(/HV)編號焊縫試樣1焊縫試樣2焊縫試樣3焊縫平均值母材試樣1母材試樣2S1244.3217.7229.5230.5158.7155.4S2195.7188.9200.2194.9153.8150.9S3201.4184.7188.9191.66154.6153.7S4226.0222.3214.8221.03153.6152.4從表5中可以看出，焊縫的硬度基本在190HV左右，但是S1組焊條焊縫的硬度平均值高達230.5HV；母材的硬度大概在150HV左右；焊縫硬度大于母材硬度；配方S1的硬度最大，該種焊條焊后材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力強。當前第1頁1 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